Uma rede de computadores é uma coleção de hardware e software que permite que os computadores se comuniquem entre si e compartilhem dados e recursos como impressoras e conexões com a Internet.
As informações fluem por essas redes, permitindo que os usuários da rede troquem documentos e dados entre si, imprimam na mesma impressora e, geralmente, compartilhem qualquer hardware ou software conectado à rede. Um nó é um computador, impressora ou outro dispositivo periférico conectado à rede. Uma rede pode ter dezenas, milhares ou até milhões de nós.
Essa rede pode ser uma rede local (LAN) que cobre uma área limitada, como um único edifício, ou uma rede mais ampla (Wide Area Network / WAN) que cobre uma área geográfica maior.
O uso de redes de computadores tem muitos benefícios, incluindo melhorar a eficiência do trabalho, permitindo acesso rápido e fácil a dados e recursos. As redes de computadores também facilitam uma melhor comunicação entre usuários em diferentes locais, apoiam a colaboração da equipe e reduzem os custos operacionais por meio do uso mais eficiente dos recursos. Além disso, a rede permite a centralização de dados, melhora a segurança dos dados e oferece suporte ao backup automático de dados, o que é fundamental para empresas e organizações.
Principais Componentes das Redes de Computadores
Nodo
Os nós são componentes básicos de uma rede de computadores que servem como ponto de conexão entre outros dispositivos. Cada nó pode ser um computador, impressora, servidor ou outro dispositivo conectado à rede. Os nós atuam como remetentes e receptores de dados, permitindo que as informações se movam pela rede.
Funções do nó:
- Remetente de dados: Um nó pode enviar dados para outros nós da rede.
- Receptor de dados: os nós também podem receber dados de outros nós.
- Organizador de fluxo de dados: os nós ajudam a organizar o fluxo de dados dentro da rede, garantindo que os dados cheguem ao seu destino de forma eficaz.
Cabeamento
Os tipos de cabos de rede comumente usados são Twisted-pair e Thin Coax.
Twisted-Pair (10BaseT):
- Um cabo de par trançado consiste em 8 fios conectados em dois pares de fios trançados. Esses cabos são relativamente baratos e fáceis de instalar.
- Vantagens: Barato, flexível e ideal para distâncias curtas.
- Desvantagens: Os cabos de par trançado têm uma velocidade de transferência de dados mais baixa em comparação com outros cabos.
Thin Coax (10Base2):
- Os cabos coaxiais finos são feitos de cobre e têm um diâmetro maior do que os cabos de par trançado. Este cabo é frequentemente usado para conectar o videocassete à TV.
- Vantagens: Pode ser usado para distâncias maiores e tem uma velocidade de transferência de dados mais alta.
- Desvantagens: Mais caro e mais difícil de instalar do que os cabos de par trançado.
Placa de interface de rede (NIC)
Uma NIC é uma peça de hardware que permite que um computador se conecte a uma rede. A placa de rede serve como um link entre o computador e a rede, convertendo os dados que serão transmitidos pela rede em sinais eletrônicos que podem ser compreendidos por outros dispositivos de rede.
Existem dois tipos de NICs:
- NICs de cabo que usam uma conexão física via cabo Ethernet
- Uma placa de rede sem fio que usa ondas de rádio para se conectar a uma rede Wi-Fi.
Hub
Um hub é um dispositivo usado para reunir vários computadores em uma única rede. O hub permite que vários computadores compartilhem recursos e se comuniquem entre si.
Tipos de hubs:
- Hub Ethernet Standard (10Mbps): Usado para redes Ethernet padrão com velocidade de 10 Mbps.
- Hub Fast Ethernet (100Mbps): Usado para redes Fast Ethernet com velocidade de 100Mbps.
O Hub permite que os usuários construam redes maiores com dezenas, centenas ou até milhares de nós.
Interruptor
Um switch é um dispositivo de rede que conecta vários computadores em uma rede local (LAN) e funciona de forma mais inteligente do que um hub. O switch recebe os dados enviados de um dispositivo e os encaminha apenas para o dispositivo de destino, reduzindo assim o risco de colisão e melhorando a eficiência da rede.
Os switches permitem que os dados se movam com mais eficiência e eficácia, além de melhorar a velocidade e a segurança da rede.
Tipos de interruptores
1. Switch Ethernet (Layer 2):
Os switches Ethernet operam na camada de enlace de dados (Camada 2) do modelo OSI. Eles podem filtrar e rotear dados com base em endereços MAC (Media Access Control).
Vantagens: Melhora a velocidade e a eficiência da rede, reduzindo conflitos e interrupções.
Desvantagens: Não é possível filtrar a camada superior (Camada 3 e superior), portanto, não é possível distinguir entre diferentes pacotes de dados.
2. Switch Router (Layer 3):
Os roteadores de switch operam na camada de rede (Camada 3) do modelo OSI. Eles podem filtrar e rotear dados com base em endereços IP.
Vantagens: Pode filtrar a camada superior, permitindo que os usuários diferenciem entre diferentes pacotes de dados.
Desvantagens: Mais complexo e caro que os switches Ethernet, exigindo assim um conhecimento mais profundo de interconexão de redes.
3. Switch Gigabit Ethernet (1000BaseT):
Os switches Gigabit Ethernet operam a uma velocidade de 1000 Mbps, que é mais rápida do que os switches Ethernet padrão.
Vantagens: Aumenta a velocidade da rede em até 1000 Mbps, ideal para aplicativos que exigem altas velocidades, como desktop e vídeo multimídia.
Desvantagens: Mais caro que os switches Ethernet padrão e requer equipamento especial para conectá-los.
4. Switch Fiber Optic (1000BaseSX/LX):
Os switches de fibra óptica operam a uma velocidade de 1000 Mbps usando tecnologia de fibra óptica.
Vantagens: Aumenta a velocidade da rede em até 1000 Mbps e oferece maior segurança porque não usa cabos de cobre.
Desvantagens: Mais caro que os switches Ethernet padrão e requer equipamento especial para conectá-los.
Tipos de topologias de rede
A topologia de rede é a forma física ou lógica de uma rede de computadores. Essa topologia descreve como os dispositivos em uma rede estão interconectados entre si. Escolher a topologia certa é crucial porque afetará o desempenho, a confiabilidade e o custo da rede.
Aqui estão alguns tipos de topologias de rede comumente usados:
1. Topologia de barramento
A topologia de barramento é um dos tipos mais simples de topologia de rede. Em uma topologia de barramento, todos os dispositivos de rede são conectados a um cabo principal chamado “backbone”. Este cabo serve como o caminho principal para transmitir dados de um dispositivo para outro. Cada dispositivo possui apenas uma conexão com o cabo principal e não possui uma conexão direta com outros dispositivos.
Prós: Fácil de instalar e barato.
Contras: Se o cabo principal quebrar, toda a rede será interrompida.
2. Topologia em estrela
A topologia em estrela é o tipo de topologia de rede mais comumente usado. Em uma topologia em estrela, cada dispositivo é conectado a um centro chamado “switch” ou “hub”. Cada dispositivo tem uma conexão direta com o hub e os dados são enviados do dispositivo para o hub e, em seguida, para os outros dispositivos.
Prós: Fácil de gerenciar, se houver um dispositivo com problema, ele não interferirá em toda a rede.
Contras: Se o hub ou switch estiver danificado, toda a rede será interrompida.
3. Topologia em anel
A topologia em anel é um tipo de topologia de rede mais complexa do que a topologia de barramento. Em uma topologia em anel, cada dispositivo é conectado ao outro em uma cadeia, formando um círculo. Os dados são transmitidos de um dispositivo para outro em uma direção específica, e cada dispositivo só pode transmitir dados para o próximo dispositivo em um loop.
Prós: Os dados podem fluir em ambas as direções.
Contras: Se houver danos a um único dispositivo, toda a rede pode ser interrompida.
4. Topologia de malha
A topologia de malha é o tipo de topologia de rede mais complexo e mais resistente a falhas. Em uma topologia de malha, cada dispositivo é conectado diretamente a todos os outros dispositivos. Os dados podem ser transmitidos por vários caminhos, portanto, se um caminho estiver danificado, os dados ainda poderão se mover pelo outro.
Prós: Altamente confiável porque existem muitos caminhos alternativos para os dados.
Contras: Requer muitos cabos e dispositivos, tornando-o muito caro.
5. Topologia em árvore
Uma combinação de topologias de barramento e estrela. Possui um dispositivo central que se conecta a outros dispositivos de forma hierárquica, semelhante aos galhos das árvores.
Prós: Hierarquia clara, fácil de gerenciar.
Desvantagens: Se as raízes estiverem danificadas, todos os ramos abaixo delas serão perturbados.
6. Topologia híbrida
Uma topologia híbrida é uma combinação de duas ou mais topologias de rede básicas, como barramento, anel, estrela e malha. O objetivo desta topologia é combinar as vantagens de várias topologias e, ao mesmo tempo, reduzir as desvantagens de cada uma. Normalmente, as topologias híbridas são usadas em grandes redes que exigem flexibilidade e escalabilidade.
Prós: Flexível e pode ser ajustado às necessidades da rede.
Contras: Complexidade na configuração e gerenciamento.
Tecnologia Ethernet
Ethernet é uma tecnologia de rede usada para conectar dispositivos em uma rede local (LAN). Conhecida por sua estabilidade e facilidade de uso, a Ethernet se tornou o padrão da indústria para redes com fio. Essa tecnologia regula como os dados são enviados e recebidos por fios, bem como como os dispositivos na rede se comunicam entre si.
Tipos de Ethernet
1. Ethernet Standard (10Mbps):
- A velocidade é de 10 Mbps, rápida o suficiente para a maioria das tarefas de rede.
- Ideal para pequenas redes e aplicativos que não requerem altas velocidades.
2. Fast Ethernet (100Mbps):
- Velocidade de 100 Mbps, mais rápida que a Ethernet padrão.
- Ideal para redes que exigem altas velocidades, como vídeo desktop e multimídia.
3. Gigabit Ethernet (1000BaseT):
- A velocidade de 1000 Mbps é muito rápida e ideal para aplicativos que exigem altas velocidades, como vídeo 4K e outros aplicativos pesados.
4. Ethernet Fiber Optic (1000BaseSX/LX):
- Usando tecnologia de fibra óptica para melhorar a velocidade e a segurança da rede.
- Ideal para redes que exigem altas velocidades e maior segurança.
Tipos de redes por escala
Rede local (LAN)
Uma rede local (LAN) é uma rede limitada a uma área relativamente pequena, como um escritório, escola ou apartamento. As LANs permitem que os dispositivos da região se comuniquem e compartilhem recursos.
Aplicação:
- Office: As LANs são amplamente utilizadas em escritórios para compartilhar arquivos, impressoras e aplicativos.
- Escolas: As LANs ajudam alunos e professores a compartilhar recursos e informações.
- Apartamentos: As LANs permitem que os residentes do apartamento compartilhem a Internet e outros recursos.
Rede de longa distância (WAN)
Uma rede de longa distância (WAN) é uma rede que cobre uma área mais ampla, como uma cidade, país ou até mesmo o mundo. A WAN permite que dispositivos em diferentes locais se comuniquem e compartilhem recursos.
Aplicação:
- Grandes empresas: as WANs são usadas por grandes empresas para conectar filiais em vários locais.
- Governo: A WAN auxilia o governo no gerenciamento de informações e recursos em vários departamentos.
- Serviços de Internet: As WANs são usadas por provedores de serviços de Internet para fornecer acesso à Internet a clientes em todo o mundo.
Rede de Área Metropolitana (MAN)
A Rede de Área Metropolitana (MAN) é uma rede que cobre áreas metropolitanas, como grandes cidades. O MAN permite que dispositivos dentro da área metropolitana se comuniquem e compartilhem recursos.
Aplicação:
- Grandes cidades: O MAN é usado por grandes cidades para conectar instalações públicas, como estações de trem, shoppings e instalações de saúde.
- Educação: A MAN auxilia as instituições educacionais no gerenciamento de informações e recursos em vários campi.
- Grandes corporações: A MAN é usada por grandes empresas para conectar escritórios em grandes cidades.
Modelo de rede
Ponto a ponto
Peer-to-peer (P2P) é um modelo de rede no qual cada dispositivo funciona como cliente e servidor simultaneamente. Cada dispositivo pode enviar e receber dados, bem como compartilhar recursos com outros dispositivos.
Excesso:
- Simples: A instalação e o uso do P2P são relativamente simples, pois não requerem um servidor central.
- Compartilhamento fácil: o P2P permite que os usuários compartilhem arquivos e recursos facilmente.
- Não é necessário servidor: Não há necessidade de ter um servidor central caro e complexo.
Deficiência:
- Limitações de capacidade: O P2P tem limitações de capacidade porque cada dispositivo precisa compartilhar largura de banda simultaneamente.
- Interferência: Se um dos dispositivos falhar, toda a rede será interrompida.
- Segurança: o P2P é vulnerável a ataques cibernéticos porque os dados podem se mover livremente entre os dispositivos.
Cliente-Servidor
Cliente-servidor é um modelo de rede no qual cada dispositivo funciona como um cliente acessando recursos de um servidor central. Os servidores armazenam e gerenciam recursos, enquanto os clientes acessam e usam esses recursos.
Excesso:
- Desempenho estável: o cliente-servidor fornece desempenho estável, pois os dados não precisam compartilhar largura de banda simultaneamente.
- Resistente a falhas: Se um dos clientes falhar, os dados ainda estarão acessíveis por meio do servidor.
- Segurança: os servidores cliente são mais seguros porque os dados são armazenados e gerenciados por servidores que têm controles mais rígidos.
Deficiência:
- Complexo: A instalação e a implantação do cliente-servidor são mais complexas porque exigem servidores centrais caros e complexos.
- Alto custo: Custa muito comprar e manter um servidor central.
- Dependência do servidor: A rede depende do desempenho do servidor, portanto, se o servidor falhar, toda a rede será interrompida.
Conclusão
As redes de computadores desempenham um papel crucial na conexão de dispositivos e na habilitação da comunicação e do compartilhamento de recursos. A seleção da topologia, tecnologia, tipo de rede e modelo de rede corretos depende muito das necessidades específicas e da escala da rede desejada. Ao entender esses vários aspectos, podemos projetar e gerenciar uma rede eficiente, segura e confiável.